中南大学电子信息工程电子技术设计课设

电子技术课程设计

课题名称：占空比步进的脉冲信号源的设计学院：信息科学与工程学院

班级：电子信息工程1201班

学号：

学生姓名：

指导老师：***

完成日期： 2014年7月15日

前言

❖课程设计题目内容及说明

题目：占空比步进的脉冲信号源的设计

要求：1、占空比0.1步进预置；

2、脉冲信号占空比的变化范围为0.1-0.9；

3、脉冲信号100Hz，幅值为5V；

4、能显示预置的占空比；

5、实测占空比误差小于0.1。

❖课程设计工作过程简介

课设时间为19、20两周，其间课设进程如下：

1.19周周一下午选题；

2.19周周二至周三，设计初步方案；

3.19周周四下午，教师检查设计电路及元器件清单；

4.19周周五至周日，修改设计方案；

5.20周周一练习焊接；

6.20周周二至周三，按照电路图完成焊接电路板；

7.20周周四调试电路；

8.20周周五下午教师验收、考核课设成果。

目录

前言 (1)

目录 (2)

1.系统概述 (3)

1.1系统要求 (3)

1.2方案设计 (3)

1.3方案分析及选择 (3)

1.4总体方案设计 (4)

1.5各功能模块的划分与组成 (4)

2.单元电路设计与分析 (5)

2.1按钮 (5)

2.2计数器 (5)

2.3译码器 (6)

2.4数码管 (7)

2.5多谐振荡器 (7)

2.6比较器 (8)

2.7放大器 (8)

3.电路的安装与调试 (9)

3.1Multisim电路仿真测试 (9)

3.2焊接板功能测试 (10)

3.2.1焊接板功能存在的问题及现象 (10)

3.2.2问题分析及解决措施 (11)

3.3焊接板测试结果记录 (12)

4.结束语 (13)

4.1课设成果总结 (13)

4.2心得体会 (13)

5.鸣谢 (14)

6.元器件明细表 (14)

7.参考文献 (14)

8.附图 (14)

8.1Multisim仿真电路图 (14)

8.2管脚电路图 (14)

1.系统概述

1.1系统要求

运用所学数电、模电知识查找到的资料，并结合实际，设计原理图，焊接元器件，并使课设成果满足课题要求。

1.2方案设计

方案一：采用EEPROM只读存储器的设计方案

用555定时器组成多谐振荡器，产生频率为1KHz的矩形波，此为第一路输出。再经过74ls161计数器对第一路输出分频，产生100Hz矩形波，此为第二路输出。对EEPROM编程，存入0.1至0.9这9种不同的占空比信息。再由4个开关及计数器输出共同控制存储器低8位，以选择输出存储器中的哪个占空比的波形，此为第三路输出。同时用4个开关控制74ls48译码器，译码器连接共阴数码管，以显示预置的占空比。

方案二：采用74ls85比较器的设计方案

用555定时器组成多谐振荡器，产生频率为1KHz的矩形波，此为第一路输出。再经过74ls161计数器对第一路输出分频，产生100Hz矩形波，此为第二路输出。用按钮控制控制另一片74ls161计数器，此为第三路输出。将第二路输出及第三路输出连接74ls85比较器上，得到第四路输出。同时将第三路输出连接74ls48译码器，译码器连接共阴数码管，以显示预置占空比。

1.3方案分析及选择

方案一是在无老师指导下完成，显然相对于方案二复杂许多，不仅电路设计、芯片使用更为复杂，而且精度小于方案二。因此，此次课设使用老师提点的方案二。方案二不仅使用的芯片少，而且都是使用简单的常用芯片。但方案二需要注意的是，如果供电电源为5V，在经过实际焊接后，输出波形幅值则会达不到5V（3.3V左右），为满足波形幅值条件，需要再第四路输出后再连接一个op37放大器放大电压。

1.4总体方案设计

原理框图：

1.5各功能模块的划分与组成

从原理框图可以看出，本次课设主要由8个部分组成。

❖ 按钮：一个6脚自锁按钮，控制要预置的占空比值，按一下占空比变化0.1。 ❖ 计数器（1~9）计数：用一片74ls161计数器及一片74ls00与非门实现1~9循环置数，由按钮高低电平变化驱动计数。

❖ 译码器：一片74ls48译码器，与一位数码管相连。

❖ 数码管：二块1位共阴数码管，一位始终用高电平驱动显示“0.”，另一位与译码器相连。

❖ 多谐振荡器：用555定时器接成多谐振荡器，由电阻及电容值控制产生1KHz 的频率，为整个电路提供脉冲信号来源。

❖ 计数器（0~9）计数：用一片74ls161计数器及一片74ls00与非门实现0~9循环置数，将555产生的信号分频为100Hz 。

❖ 比较器：一片74ls85计数器，1~9计数为A 路输入，0~9计数为B 路输入，当A>B 时输出，则可以和数码管显示的占空比值相对应。

❖ 放大器：一片op37放大器，接成负反馈放大电路，由电阻比值控制放大倍数。具体放大倍数，实际测出第四路输出的幅值后，再确定。

2.单元电路设计与分析

2.1按钮

6脚自锁按钮3个管脚为一侧共2侧，它的一侧实际上相当于一个单刀双掷开关，中间为接地端，两边的脚一个常开一个常闭。所以在实际使用中，通常只需要用到一侧相邻的2个脚，而且需要先测试脚的功能，选出我们需要的2个管脚。

我们需要实现的功能是，当我们按下按钮时，数码管的数值变化，脉冲占空比也变化，所以在本次课设中应该选择一个公共端和一个常开端这2个脚。其中公共端接地，常开端接电源。

电路图如下所示：

2.2计数器

本次课设中共用到二块74ls161计数器，和一块74ls00与非门，分别构成1~9计数和0~9计数。

首先3个芯片分别接电源和接地。

D、C、B、A这4个管脚，由置高电平或低电平决定初态值。初态值为1，则D、C、B、A这4个脚的高低电平为0001，初态值为0则为0000。ENP、ENT、~CLR这3个脚接高电平，~LOAD脚接与非门，可实现置数功能。置9，则QA、QD这2脚与~LOAD脚一起接与非门。1~9计数时，CLK脚接按钮，0~9计数时，CLK脚接多谐振荡器的输出。

电路图如下所示：